Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R1OBYVR5ADfDn1

Ćwiczenie 1

Wybierz poprawne wyrazy.

Pomiędzy nukleonami w jądrze atomowym działają siły jądrowe, które są szczególnym przypadkiem oddziaływań {elektromagnetycznych} / {#silnych}. Wartość tych sił jest wielokrotnie {#większa} / {mniejsza} niż wartość sił odpychania kulombowskiego pomiędzy protonami. Siły jądrowe są siłami {#krótko} / {długo} zasięgowymi. Pomiędzy dwoma protonami, dwoma neutronami, czy pomiędzy protonem i neutronem, siły jądrowe działają {w różny} / {#w taki sam} sposób. Gdy dwa nukleony oddalają się od siebie, siły jądrowe są siłami {#przyciągającymi} / {odpychającymi}, jednak gdy nukleony za bardzo się do siebie zbliżą, stają się {przyciągające} / {#odpychające}.

Ćwiczenie 2

RA8G4ZFvY3T7z

Energia wiązania na nukleon dla pewnego jądra atomowego o liczbie masowej 120 wynosi 8,5 MeV. Ile wynosi defekt masy tego jądra?

Odpowiedź: Defekt masy wynosi ............ MeV/c².

Energia wiązania jądra wynosi $B_{j}$ = 120 · 8,5 MeV = 1020 MeV. Defekt masy $\Delta M=B_{j}/c^{2}$ = 1020 MeV/cIndeks górny 2.

Ćwiczenie 3

RwzZYR9P1aFHm

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R2cQcioiON5WY

Korzystając z danych przedstawionych na rysunku, wskaż wszystkie poprawne stwierdzenia dotyczące jądra rubidu ⁸⁵Rb.

Energia wiązania na nukleon jądra rubidu ⁸⁵Rb jest w przybliżeniu taka sama jak dla jądra węgla ¹⁴C.
Energia wiązania na nukleon jądra rubidu ⁸⁵Rb jest w przybliżeniu taka sama jak dla jądra kryptonu ⁸⁴Kr.
Dla rubidu ⁸⁵Rb B_j /A wynosi około 8,7 MeV,
Energia wiązania jądra rubidu o liczbie masowej 85 wynosi około 740 MeV.

R12Mjk4LKoJk41

Ćwiczenie 3

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną:

Wraz ze wzrostem liczby nukleonów w jądrze atomowym energia wiązania na nukleon zawsze rośnie.
Wraz ze wzrostem liczby nukleonów w jądrze atomowym energia wiązania na nukleon dla jąder lekkich gwałtownie rośnie, a następnie dla jąder ciężkich zaczyna nieznacznie maleć.

Ćwiczenie 4

R6KunLyFmEJGz

Oblicz energię wiązania jądra deuteru ²H, które składa się z jednego protonu i jednego neutronu. Masa jądra deuteru wynosi 3,344 · 10^-27 kg, a masy protonu i neutronu, kolejno 1,673 · 10^-27 kg i 1,675 · 10^-27 kg. Prędkość światła w próżni $c$ = 3 · 10⁸ m/s.

Odpowiedź: Energia wiązania jądra deuteru, z dokładnością do dwóch cyfr znaczących, wynosi ............ · 10^............ J.

Obliczamy deficyt masy jądra deuteru:

$\Delta M=Zm_p+Nm_n-M_D=m_p+m_n-M_D$

$\Delta M$ = 1,673 · 10Indeks górny -27 kg + 1,675 · 10Indeks górny -27 kg - 3,344 · 10Indeks górny -27 kg = 0,004 ·10Indeks górny -27 kg

Energia wiązania jądra deuteru wynosi $B_{j}=\Delta M\cdot c^{2}$ = 0,004 · 10Indeks górny -27 kg · (3 · 10Indeks górny 8 m/s) = 0,036 · 10Indeks górny -11 J = 3,6 · 10Indeks górny -13 J

Ćwiczenie 5

R6gZtNkUIqtq5

Oblicz energię wiązania przypadającą na jeden nukleon dla jądra uranu $_{92}^{238} U$ . Uzupełnij wzór wielkościami podanymi poniżej, a następnie wstaw dane liczbowe i podaj wynik końcowy z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.
Przyjmij, że masa jądra uranu równa jest 221696,7 MeV/c², a masy protonu i neutronu wynoszą kolejno 938,3 MeV/c² i 939,6 MeV/c².

A, m_p, Z, Z, m_n, M_U, c²

B_j/A = (............·............ + (............ - ............)·............ - ............)·............ / A

R14eLVLkPoMRt

Odpowiedź: Energia wiązania na nukleon dla jądra $_{92}^{238} U$ wynosi ............ MeV.

B_{j} / A = (92 \cdot 938, 3 \frac{M e V}{c^{2}} + (238 - 92) \cdot 939, 6 \frac{M e V}{c^{2}} - 221696, 7 \frac{M e V}{c^{2}}) \cdot c^{2} / 238

RJucL49O4D5In1

Ćwiczenie 5

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: Jednostką energii wiązania w jądrze atomowym jest”

Newton
Elektronowolt
Dżul podzielony przez kilogram
Becquerel

Ćwiczenie 6

RckZHVrAPPCyK

Energia wiązania na nukleon dla jądra lutetu $_{71}^{175} L u$ równa jest w przybliżeniu 8,07 MeV. Oblicz masę jądra lutetu w przybliżeniu do całkowitych wartości GeV/c². Przyjmij, że masy protonu i neutronu wynoszą kolejno 938,27 MeV/c² i 939,57 MeV/c².

Odpowiedź: Masa jądra lutetu $_{71}^{175} L u$ wynosi ............ GeV/c².

Deficyt masy $\Delta M=B_{j}/c^{2}$ = 175 · 8,07 MeV/cIndeks górny 2 = 1412,25 MeV/cIndeks górny 2

Masa jądra $M_{j}=Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-\Delta M$

M_{j} = 71 \cdot 938, 27 \frac{M e V}{c^{2}} + 104 \cdot 939, 57 \frac{M e V}{c^{2}} - 1412, 25 \frac{M e V}{c^{2}} = 162920 \frac{M e V}{c^{2}}

Ćwiczenie 7

RjaEaqDcYtZvq

Rys. 1 Energia wiązania na nukleon w funkcji liczby nukleonów w jądrze atomowym

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

R15iwqJaGriEl

Korzystając z danych przedstawionych na rysunku, oszacuj energię wydzieloną w symetrycznym rozszczepieniu jądra atomowego o liczbie masowej $A$ = 240 i zaznacz prawidłowe stwierdzenie.

Wydzielona energia wynosi około 240 MeV.
Energia wydzielona będzie równa około 8,5 MeV.
Wydzieli się energia około 7,5 MeV
Wartość wydzielonej energii wyniesie około 1,8 GeV

Można przyjąć, że średnia energia wiązania na nukleon dla jądra o $A$ = 240 wynosi 7,5 MeV, a dla jąder o $A$ = 120 to 8,5 MeV. Wtedy $E$ = 120 · 8,5 MeV + 120 · 8,5 MeV – 240 · 7,5 MeV = 240 MeV.

RYLGTd9ELpu5R1

Ćwiczenie 7

Ćwiczenie alternatywne. Zaznacz odpowiedź poprawną: Najmniejsza energia wiązania na nukleon występuje w jądrze:

Deuteru
Helu
Trytu
Uranu dwieście trzydzieści pięć

Ćwiczenie 8

R16uYWtCBwmKx

Siła odpychania kulombowskiego pomiędzy dwoma ładunkami

q_{1}

q_{2}

znajdującymi się w odległości

r

dana jest wzorem

F = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}},

gdzie stała

k

= 9 · 10⁹ N·m²·C^-2, a

e

= 1,6 · 10^-19 C to ładunek elementarny.
Oszacuj wartość siły odpychania kulombowskiego działającej na proton znajdujący się na krawędzi jądra atomowego cyny

_{125}^{30} S n

. Przyjmij, że promień jądra

R = R_{0} A^{1 / 3}

, gdzie

A

to liczba masowa jądra, a stała

R_{0}

= 1,2 fm. Odpowiedź:

F

= Tu uzupełnij N

Siła odpychania kulombowskiego pomiędzy dwoma ładunkami $q_{1}$ i $q_{2}$ znajdującymi się w odległości $r$ dana jest wzorem

$F = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}},$

gdzie stała $k$ = 9 · 10⁹ N·m²·C^-2.
Oszacuj wartość siły odpychania kulombowskiego działającej na proton znajdujący się na krawędzi jądra atomowego cyny $_{50}^{125} S n$ . Przyjmij, że promień jądra $R = R_{0} A^{1 / 3}$ , gdzie $A$ to liczba masowa jądra, stała $R_{0}$ = 1,2 fm, a ładunek elementarny ma wartość $e$ = 1,6 · 10^-19 C.

Odpowiedź: $F$ = ............ N, w zaokrągleniu do wartości całkowitych.

Przyjmij, że $q_{1}=e$ , a pozostały ładunek jądra $q_{2}= (Z-1)e$ można traktować jako ładunek punktowy znajdujący się w jego środku.

Można przyjąć, że odległość $r$ między ładunkami $q_{1}$ i $q_{2}$ jest równa promieniowi jądra $R$ .

$F$ = 9 · 10Indeks górny 9 N·mIndeks górny 2·CIndeks górny -2 · (49 · 1,6 · 10Indeks górny -19 C · 1,6 · 10Indeks górny -19 C )/(6 fm)Indeks górny 2 = 314 N

Grafika interaktywna

Dla nauczyciela